Бобоколонова Ольга Витальевна Оптимизация составов жаростойких бетонов на цементных вяжущих и отходах металлургической промышленности

Краткое описание

Бобоколонова Ольга Витальевна. Оптимизация составов жаростойких бетонов на цементных вяжущих и отходах металлургической промышленности : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.05.- Липецк, 2005.- 196 с.: ил. РГБ ОД, 61 05-5/3864

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи
БОБОКОЛОНОВА Ольга Витальевна
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВОВ ЖАРОСТОЙКИХ БЕТОНОВ НА
ЦЕМЕНТНЫХ ВЯЖУЩИХ И ОТХОДАХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Специальность 05.23.05 - строительные материалы и изделия
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент М.А. Гончарова
Липецк - 2005
Оглавление
Стр.
Введение 4
1. Современное состояние и перспективы производства жаростойких бетонов на заполнителях из отходов металлургической
промышленности 9
1.1 .Анализ отходов металлургической промышленности 9
1.2. Вяжущие вещества, тонкомолотые добавки и
пластификаторы для жаростойких бетонов 37
1.3. Жаростойкие бетоны на основе шлаковых заполнителей 43
1 АБетоны на заполнителях из боя шамотных огнеупоров 46
2. Материалы и методы исследований 48
2.1 .Материалы для жаростойких бетонов 48
2.2. Методы испытаний 60
2.2.1. Испытания исходных материалов и бетонов 60
2.2.2. Определение огнеупорности заполнителей и бетонов 61
2.2.3. Методы рентгенофазового анализа 62
2.2.4. Методы оптимизации составов и свойств бетонов 63
3. Исследование влияния тонкомолотых добавок на свойства
цементных вяжущих и бетонов 65
3.1. Исследование влияния тонкомолотых добавок
на огнеупорность цементных вяжущих 65
3.2. Влияние тонкомолотых добавок на свойства жаростойких
шлакопемзобетонов 73
3.3. Исследование влияния тонкомолотых добавок на свойства жаростойких бетонов на шамотных заполнителях и высокоглиноземистом цементе 84
ЗАВыводы 95
з
4. Оптимизация составов жаростойких бетонов 97
4.1 .Подбор составов жаростойких бетонов на шлаковых и шамотных заполнителях с помощью диаграмм состояния силикатных систем 97
4.2.0пределение оптимальных составов жаростойких
шлакопемзобетонов с помощью математического планирования
эксперимента 106
4.3. Выводы 120
5. Исследование структуры и свойств жаростойких бетонов с
помощью рентгенофазового анализа 122
5.1. Исследование причин разрушения жаростойких бетонов на
заполнителях из литого шлакового щебня 123
5.2. Исследование структуры шлакопемзобетонов 127
5.3. Исследование структуры жаростойких бетонов на заполнителях
из боя шамотных огнеупоров 131
5.4. Выводы 140
6. Внедрение оптимальных составов жаростойких бетонов 142
6.1. Практические пути использования жаростойких бетонов в
тепловых агрегатах металлургической промышленности 142
6.2. Изготовление боровов коксовой батареи №1 ОАО «НЛМК» из
жаростойкого шлакопемзобетона оптимального состава 143
6.3. Изготовление защитных экранов и щитов конструкций
литейного двора ККЦ-2 ОАО «НЛМК» из жаростойких бетонов 157
6.4. Технико-экономические показатели применения жаростойких бетонов на основе отходов металлургической промышленности 164
6.5. Выводы 165
Выводы 166
Литература 168
Приложения 185

Список литературы

Выводы
Исследования физико-механических и химико-минералогических свойств отходов металлургического производства показали возмож¬ность эффективного их использования в жаростойких бетонах с темпе¬ратурой службы до 800 и 1000°С, из боя шамотных огнеупоров - до 1400°С и выше. Установлено, что тонкомолотая добавка из гидрата глинозема в смеси с высокоглиноземистым цементом имеет огнеупор¬ность 1800°С. Введение тонкомолотого шамота повышает огнеупор¬ность портландцемента на 30°С и снижает огнеупорность высокогли¬ноземистого цемента на 100°С. Тонкомолотая добавка из шлаковых ма¬териалов отрицательно влияет на огнеупорность всех видов вяжущих. Разработаны составы жаростойких бетонов с различными видами тон-комолотых добавок из отходов промышленности. Тонкомолотая добав¬ка гидрата глинозема в составах бетонов на основе высокоглиноземи¬стого цемента и заполнителей из боя шамотных огнеупоров увеличива¬ет плотность бетона от 1890 до 2194 кг/м , прочность при сжатии — от 31,9 до 46,5 МПа, температуру применения бетона - от 1200 до 1500°С. Оптимальное содержание этой добавки в составе бетонной смеси - 30% от массы цемента. Введение тонкомолотой добавки из гидрата глино¬зема в количестве 25-30 % от массы цемента в составы шлакопемзобе¬тонов повышает плотность бетонной смеси от 1980 до 2280 кг/м3, прочность при сжатии - от 15,2 до 24,8 МПа, температуру применения этого бетона - от 800 до 1200°С.
Установлено, что для прогнозирования огнеупорности основных сырь¬евых материалов и смесей на их основе для жаростойких бетонов мож¬но использовать диаграммы состояния силикатных систем. Проведена предварительная оценка влияния отходов металлургического произ¬водства на температуру применения жаростойких бетонов, адекват¬ность которых была подтверждена в дальнейших исследованиях. 
4. Оптимизированы составы жаростойких бетонов на шлаковых и шамот¬ных заполнителях с помощью уравнений регрессии, полученных в ре¬зультате планирования эксперимента, адекватно описывающих зависи¬мости свойств от варьируемых факторов.
5. Установлено с помощью рентгенофазового анализа, что причиной раз¬рушения жаростойких бетонов на заполнителях из литого шлакового щебня являются модификационные превращения силикатов магния при переходе из клиноэнстатита в энстатит со значительным увеличением в объеме. Бетоны на заполнителях из боя шамотных огнеупоров разру¬шаются при наличии железистых примесей типа браунмилерита (C4AF), который способен принимать в кристаллическую решетку не только ионы, но и молекулы С3А, С12А7 и другие со значительными де¬формациями кристаллической решетки вплоть до полного разрушения.
6. Разработана технология изготовления жаростойких бетонов на запол¬нителях из отходов металлургической промышленности с использова¬нием тонкомолотых добавок и пластификатора С-3. Составлен и ис¬пользуется на практике технологический регламент производства жа¬ростойких шлакопемзобетонов для боровов коксовых батарей.
7. Осуществлено внедрение разработанных оптимальных составов жаро¬стойких бетонов на цементных вяжущих и отходах промышленности при реконструкции тепловых агрегатов ОАО «НЛМК». При объеме внедрения 730,17 м3 экономический эффект составил 160 тыс. руб. или 220 руб. на 1 м3 бетонной смеси.